第2讲岩浆和岩浆作用(1)

1、第二讲第二讲 岩浆与岩浆作用岩浆与岩浆作用2.1 岩浆（岩浆（magma） 岩浆岩浆是由已存在的地幔或地壳岩是由已存在的地幔或地壳岩石经熔融或部分熔融形成的，它可以全石经熔融或部分熔融形成的，它可以全部由液相的熔体组成，也可以含有部分部由液相的熔体组成，也可以含有部分固态物质和挥发分固态物质和挥发分。1 1、原始岩浆、原始岩浆 /原生岩浆原生岩浆 离开源区后没有经过离开源区后没有经过混染或混染或分异的岩浆。分异的岩浆。 岩浆类型在一套火成岩组合中，原生岩浆可能是在一套火成岩组合中，原生岩浆可能是MgMg值最值最高的岩浆（高的岩浆（Mg=0.68-0.75Mg=0.68-0.75）。Mg=Mg/

2、(Mg+FeMg=Mg/(Mg+Fe2+2+) )2 2、母岩浆、母岩浆（Parent magma）3 3、派生岩浆、派生岩浆（Derivative magma） 岩浆演化的方式：岩浆演化的方式： 分异作用、同化作用、混合作用分异作用、同化作用、混合作用 玄武岩浆玄武岩浆 玄玄武岩武岩 安山岩安山岩 英安岩英安岩 SiO2低高2.2 岩浆的形成和运移2.2.1 岩石熔融岩石熔融的条件的条件 (1) 升温升温 (2) 减压减压 (3) 添加挥发份添加挥发份 ( (主要是水主要是水) )VERY IMPORTANT, KEEP IN MIND!岩石发生岩石发生熔融熔融的条件的条件1) 加温 (60

3、0-1200C)2) 压力变化: 由于熔融后体积的增大，因此降压有利于岩石的熔融.3) 水含量. 水越多熔点越低，利于熔融和岩浆的产生4) 岩石成分 岩石中的矿物组合不同，熔点不同: 橄榄石 1200C 角闪石 900C 石英 600C减压熔融TP全球大火成岩省的分布全球大火成岩省的分布Coffin & Eldholm (1992)地幔柱构造与岩浆活动地球内部升温导致的岩浆活动 Mantle plumeMantle plume ( (地幔柱地幔柱) )地幔柱After Courtillot, 2003减压导致的岩石部分熔融 大洋中脊 大陆裂谷带 弧后盆地3. 压力绝热减压熔融Diver

4、gent Plate Boundaries 绝热减压熔融4、挥发份俯冲带流体加入导致熔融熔点（固相线）降低岩浆运移和侵位岩浆运移和侵位部分熔融部分熔融 熔体收集熔体收集 ( (岩浆房岩浆房) )侵位或喷发侵位或喷发 粘度差控制岩浆岩浆上升与侵位上升与侵位 岩浆分凝后岩浆分凝后, , 岩浆的密度低于源岩浆的密度低于源区的岩石，产生重力不稳定性及浮力，区的岩石，产生重力不稳定性及浮力，导致岩浆上升，当岩浆上升至上部岩导致岩浆上升，当岩浆上升至上部岩石的密度与其相当时，岩浆体停止移石的密度与其相当时，岩浆体停止移动形成侵入岩。动形成侵入岩。 岩浆上升的岩浆上升的动力动力是是密度差密度差及由于及由于张

5、开裂隙而发生的张开裂隙而发生的减压作用减压作用。 岩浆侵位机制岩浆侵位机制 1）顶蚀作用顶蚀作用2）岩墙扩展作用岩墙扩展作用3）火山口沉陷作用火山口沉陷作用4）底劈作用底劈作用1）底辟作用 底辟 有浮力的岩浆穿过周围韧性和粘稠性物质上升的过程 三阶段模式 (p.14): 穹隆(uplifting or doming)；底辟上升(Diapirism upwelling) and 侧向挤压(lateral compression)岩浆密度控制岩浆密度控制下地壳部分熔融区岩浆底劈上升冷凝固结侵入体2）顶蚀 岩浆通过岩浆通过融化围岩融化围岩侵入脆性上部地壳的侵入脆性上部地壳的过程过程. 3）岩墙扩展

6、在压力作用下进入围岩并逐渐形成岩浆通道4） 火山口沉陷 由于岩浆房中的岩浆部分挤出后形成空隙，上部地壳向下垮塌，同时又造成残余岩浆沿着垮塌产生的裂隙（环状和发射状）向上侵入或喷出地表。岩浆的多样性 ？2.3 岩浆的性质岩浆的性质 密度、粘度、温度、挥发分密度、粘度、温度、挥发分 2.3.1 密度：密度：常见岩石的密度2.3.2 粘度粘度( (Viscosity) )阻止岩浆流动的力 影响因素： 成分: 随SiO2含量增加而增大 温度 升高 粘度降低 压力升高 粘度降低 挥发分升高 粘度降低（除 CO2）一些流体的粘度2.3.3 温度温度 玄武岩玄武岩: 1000 -1225 安山岩安山岩: 8

7、80 -990 流纹岩流纹岩: 735 -900 2.3.4 挥发分挥发分 H2O, CO2, SO2, F, Cl 等 They are closely related to each other影响岩浆的其它性质，如岩浆侵位机制和成矿作用酸性岩浆（富硅岩浆）: 温度低 粘度大- 上升速度慢、形成侵入体或侵出相 粘度差控制基性岩浆（低硅）基性岩浆（低硅）: 高温 低粘度- 快速上升，形成喷出岩2.4 岩浆演化 多数岩浆岩都是演化岩浆固结的产物 原生岩浆的特征 1) 包含地幔包体: 上升速度快; 2) 高 Mg; Ni 和 Cr等; 3) 结晶程度低岩浆演化的方式 分异作用(Different

8、iation) ； 没有外来物质加入的演化过程，包括熔离作用和分离结晶作用. 同化混染作用(Assimilation)； 有外来物质加入形成新的岩浆的演化过程 AFC process 岩浆混合作用(Magma Mixing) 两种或多种岩浆混合形成新的岩浆2.5 岩浆岩的野外关系花岗岩侵入花岗岩侵入变沉积岩围岩变沉积岩围岩Fig 3.12, 3.13岩浆喷出地表或从火山口涌出岩浆喷出地表或从火山口涌出火山岩（喷出岩）（火山岩（喷出岩）（包括熔岩和火包括熔岩和火山碎屑岩）山碎屑岩）岩浆在地表以下深处冷凝结晶岩浆在地表以下深处冷凝结晶侵入岩侵入岩 （深成岩、浅成岩）（深成岩、浅成岩）两类岩石的差别

9、，核心是由岩浆两类岩石的差别，核心是由岩浆冷凝快慢冷凝快慢的差别形成的的差别形成的快速冷却快速冷却缓慢冷却缓慢冷却课后课后思考思考：总结火山岩和侵入岩在野外关系、总结火山岩和侵入岩在野外关系、结构构造和矿物成分等方面的差别结构构造和矿物成分等方面的差别 1 1侵入岩的野外关系（产状）侵入岩的野外关系（产状）（1 1）整合侵入体与不整合侵入体）整合侵入体与不整合侵入体(2）据岩体的形态大小分为：）据岩体的形态大小分为： 岩基岩基(batholith)：面积大于面积大于100km2，可达数万，可达数万km2，大岩基，大岩基多为花岗质岩体多为花岗质岩体 岩株岩株(stock)：面积小于面积小于100

10、km2 的侵入体，岩株边缘常有一的侵入体，岩株边缘常有一些不规则的树枝状岩体冲入围岩中，被称为岩枝些不规则的树枝状岩体冲入围岩中，被称为岩枝 岩床岩床(sill)： 岩墙岩墙(dike)： 岩盆岩盆(lopolith)： 岩盖岩盖(laccolith)：火成岩产状示意图3_17岩株（3 3）侵入体深度）侵入体深度按侵入体定位深度，分为三个相按侵入体定位深度，分为三个相: : 浅成相浅成相(epizone)(epizone)：深度为深度为03km03km。规模较小，与围岩多呈。规模较小，与围岩多呈不整合接触。常见岩墙不整合接触。常见岩墙 、岩床、岩盖、小岩株等、岩床、岩盖、小岩株等. . 岩体具

11、细粒岩体具细粒、隐晶质结构及斑状结构，斑晶可具熔蚀或暗化边结构。岩体、隐晶质结构及斑状结构，斑晶可具熔蚀或暗化边结构。岩体接触变质较弱接触变质较弱. . 中深成相中深成相(mesozone)(mesozone)：深度为深度为310km310km，多属较大的侵入，多属较大的侵入体，如岩株、岩基、岩盆等。岩石具中粒、中粗粒结构、似斑体，如岩株、岩基、岩盆等。岩石具中粒、中粗粒结构、似斑状结构。接触变质带较宽，有时有云英岩化带，常见矽卡岩带状结构。接触变质带较宽，有时有云英岩化带，常见矽卡岩带. . 深成相深成相(catazone)(catazone)：深度深度10Km10Km。岩体较大，岩体走向与

12、。岩体较大，岩体走向与区域构造线理方向一致，围岩为区域变质岩，岩体主要为花岗区域构造线理方向一致，围岩为区域变质岩，岩体主要为花岗岩类。岩体常为片麻状构造，交代结构发育。岩体无冷凝边，岩类。岩体常为片麻状构造，交代结构发育。岩体无冷凝边，围岩无接触变质带，与围岩多为逐渐过渡关系围岩无接触变质带，与围岩多为逐渐过渡关系. .2.2.喷出岩喷出岩(extrusive rock)(extrusive rock)的野外产状的野外产状 火山锥火山锥(volcanic cone)(volcanic cone)： 由熔岩和火山碎屑岩组成，中心为火山口(volcanic vent)或破火山口(caldera)

13、以爆发为主时，堆积物以火山碎屑岩为主，这类喷发作用以粘度大、挥发组分含量高的酸性岩浆常见以爆发与宁静式相间喷发时，火山碎屑物质约占3050，熔岩与碎屑在火口处混合堆积主要由熔岩组成，火山碎屑物10%，原始坡度210，呈盾形，又称岩浆以较平静的溢流方式喷出地表岩浆以较平静的溢流方式喷出地表，喷发物多为粘度较小的超基性到中性的岩浆，酸性者少见，喷发物多为粘度较小的超基性到中性的岩浆，酸性者少见。溢流出的岩浆可形成面状的。溢流出的岩浆可形成面状的熔岩被熔岩被、熔岩台地熔岩台地、线状的熔线状的熔岩流岩流多以侵出的方式多以侵出的方式喷出。粘度较大、缺少挥发组分、失去流动性的喷出。粘度较大、缺少挥发组分、失去流动性的中酸性和碱中酸性和碱性熔岩火山活动的晚期性熔岩火山活动